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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugteil, welches vollständig oder teilweise aus einer umgeformten Metallblech-Platine besteht.
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Fahrzeugteile, die aus einer umgeformten Metallblech-Platine bestehen, sind im Stand der Technik vielfach bekannt. Bei solchen Fahrzeugteilen besteht ein Bedarf darin, den Leichtbau bei der Herstellung von Fahrzeugen, insbesondere Automobilen, zu fördern.
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Im Stand der Technik ist es bekannt, beispielsweise zu Leichtbauzwecken, Fahrzeugteile aus Leichtmetall zu fertigen. Solche Teile sind bei herkömmlicher Bauweise gewichtsreduzierend gegenüber gleichen Bauteilen aus Stahl. Auch bei Bauteilen aus Stahl wird bisher eine Gewichtsreduzierung dadurch erreicht, dass zur Herstellung von solchen Fahrzeugteilen Metallblech-Platinen aus relativ dünnen Blechen eingesetzt werden, die zu einem Bauteil warm umgeformt werden und vollständig oder in Teilbereichen gehärtet werden. Hierdurch ist es möglich, Metallblech-Platinen mit geringerer Wandstärke einzusetzen, so dass auch hierdurch eine Gewichtsreduzierung erreicht wird.
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Auch ist es bekannt, Metallblech-Platinen mit unterschiedlicher Dicke einzusetzen, so dass also das insgesamt einstückige Metallblech-Platinenteil teilweise aus einer Blechplatine mit größerer Wandstärke und teilweise mit geringerer Wandstärke besteht. Auch hierdurch wird gegebenenfalls eine Gewichtsreduzierung erreicht.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeugteil zu schaffen, welches bestimmungsgemäß eingesetzt werden kann, aber einen noch verbesserten Leichtbau gegenüber bekannten Ausführungsformen ermöglicht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass die Metallblech-Platine vollständig oder teilweise aus Lochblech oder Streckmetall besteht.
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Dadurch, dass das entsprechende Fahrzeugteil aus einer umgeformten Metallblech-Platine besteht, die vollständig oder teilweise aus Lochblech oder Streckmetall besteht, wird eine erhebliche Gewichtsreduzierung erreicht. Der Einsatz von Metallblech-Platinen aus Lochblech ist insofern in gewisser Weise etwas nachteilig, weil bei der Herstellung von Lochblech Schrott durch die ausgestanzten oder in anderer Weise erzeugten Löcher entsteht. Eine vollständige Verwertung der Metallblech-Platine ist also dabei nicht möglich, da die ausgestanzten Lochbestandteile als Schrott anfallen.
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Andererseits sind solche Metallblech-Platinen aus Lochblech rissunempfindlich, weil im Bereich der entsprechenden Löcher keine zusätzliche Neigung des Materials besteht, im Bereich dieser Löcher einzureißen oder auszureißen.
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Der Einsatz von Metallblech-Platinen aus Streckmetall ist demgegenüber insofern vorteilhaft, als die entsprechende Metallblech-Platine praktisch ohne Schrottanfall gefertigt werden kann.
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Streckmetall ist ein Werkstoff mit Öffnungen in der Oberfläche, die durch versetzte Schnitte ohne Materialverlust unter gleichzeitig streckender
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Verformung entstehen. Die Maschen des aus Tafeln oder Bändern gefertigten gitterartigen Materials sind weder geflochten noch geschweißt. Nachteilig kann bei solchen Ausgestaltungen in Form von Streckmetall sein, dass die Einschnitte in Blech, die zur Bildung des Streckmetalls notwendig sind, wie ein Riss weiter einreißen können, wenn erhebliche Belastungen auf diesen Bereich einwirken.
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In jedem Falle wird aber durch den Einsatz von Lochblech oder Streckmetall ein aktiver Leichtbau erreicht, wobei zusätzlich in dem Bereich der Ausbildung des Lochblechs oder Streckmetalls leichtere Umformeigenschaften erreicht sind, wobei dennoch erforderliche Eigenschaften und Festigkeiten eingestellt werden können.
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Eine bevorzugte Weiterbildung hierzu wird darin gesehen, dass die Metallblech-Platine vollständig oder in Teilbereichen aus gehärtetem Metall besteht.
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Insbesondere bei der Anwendung von Metallblech-Platinen aus härtbarem Metall ist es möglich, je nach Einsatzzweck und nach der zu erwartenden Belastung das entsprechende Fahrzeugteil vollständig oder in Teilbereichen zu härten, so dass entsprechende Eigenschaften des Fahrzeugteiles erreicht werden können.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn die Metallblech-Platine und/oder die aus Lochblech oder Streckmetall bestehenden Bereiche oder Teilbereiche teilweise oder vollständig aus gehärtetem Metall besteht oder bestehen.
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Demzufolge ist der Ausgangswerkstoff für das Fahrzeugteil eine Metallblech-Platine, die teilweise oder vollständig aus gehärtetem Material besteht oder aber lediglich der Bereich der Platine, der als Lochblech oder als Streckmetall ausgebildet ist, kann in Teilbereichen oder vollständig aus gehärtetem Material bestehen. Auch ist eine Kombination von Bereichen der Metallblech-Platine in gehärtetem Zustand mit Bereichen der Platine in Form von Lochblech oder Streckmetall aus gehärtetem Metall ermöglicht.
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Bevorzugt ist zudem vorgesehen, dass die Metallblech-Platine mindestens in den Bereichen, die aus gehärtetem Metall bestehen, aus Stahlblech bestehen.
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Der Einsatz von Stahlblech-Platinen zur Herstellung des entsprechenden Fahrzeugteiles ist gut beherrschbar, wobei dabei auch die Warmumformung und Härtung, der aus Stahlblech bestehende Metallblech-Platine bei der Herstellung des Fahrzeugteiles eine gut bekannte und beherrschbare Technik ist.
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Unter Umständen kann auch vorgesehen sein, dass die Metallblech-Platine aus Stahlblech besteht und vollständig oder teilweise warmumgeformt und gehärtet ist.
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Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das Fahrzeugteil ein nicht crashrelevantes Karosseriestrukturteil ist, insbesondere eine Sitzaufnahme, ein Querträger, ein Hilfsrahmen, eine Sitzschale, eine Rückenlehne, ein Halter, eine Fußstütze, eine Abdeckung.
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Gerade bei solchen Fahrzeugteilen, die kein crashrelevantes Karosseriestrukturteil bilden, ist die erfindungsgemäße Ausgestaltung in Form von Lochblechen und Streckmetall besonders vorteilhaft. Solche Ausgestaltungen können im Gewicht sehr weitgehend reduziert werden, so dass sich dies auf das Gesamtgewicht des damit ausgestatteten Fahrzeuges und somit auch auf die Gesamt-CO2-Bilanz des Fahrzeuges auswirkt.
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Eine Weiterbildung wird darin gesehen, dass das Fahrzeugteil aus einer Kombination eines Kunststoffteiles mit einem aus einer Metallblech-Platine geformten Teil besteht.
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Gemäß dieser Ausgestaltung kann das entsprechende Fahrzeugteil eine Kombination von Werkstoffen sein, insbesondere eine Kombination eines Kunststoffteiles mit einem aus einer Metallblech-Platine geformten Teil.
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Bei einer solchen Ausgestaltung wird als vorteilhaft angesehen, dass das Kunststoffteil an das aus einer Metallblech-Platine geformte Teil randseitig angeformt und/oder flächig auf Teilbereiche oder das gesamte aus der Metallblech-Platine geformte Teil aufgeformt ist.
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Gemäß dieser Ausgestaltung kann beispielsweise ein Rand oder der umlaufende Rand einer Metallblech-Platine mit einem aufgeformten oder angeformten Kunststoffteil ausgestattet sein. Auch ist es möglich, flächig auf Teilbereiche der Metallblech-Platine oder auf die gesamte Metallblech-Platine ein Kunststoffteil aufzuformen, sofern dies für die bestimmungsgemäße Anwendung vorteilhaft ist.
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Weiterhin wird als vorteilhaft angesehen, dass der aus Lochblech oder Streckmetall bestehende Teilbereich der Metallblech-Platine einen Saumbereich an mindestens einer Randkante oder einem Randbereich oder einem von Lochblech oder Streckmetall umgebenen Teilbereich aus ungelochten Blechmaterial aufweist.
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Gemäß dieser Ausgestaltung können entsprechende Karosseriestrukturteile gefertigt werden. Beispielsweise kann bei einer Sitzaufnahme, die am Fahrzeugtunnel und am Fahrzeugschweller angeschweißt wird, der Bereich für die Sitzschienenbefestigung vorne und hinten, in der ungelochten Platinenstruktur belassen werden. Im mittleren Bereich könnte viel Material und damit erheblich Gewicht eingespart werden, indem die Platine in diesem Bereich entsprechend als Lochblech oder Streckmetall ausgestaltet ist. Das so ausgestatte Fahrzeugteil ist äußerst funktionstüchtig, wobei nur die Bereiche, die für Befestigungszwecke oder dergleichen notwendig sind, aus ungelochtem Metallblech bestehen, während die anderen Bereiche, die mehr verbindende und keine tragende Struktur oder Befestigungsmöglichkeit aufweisen müssen, gewichtserleichtert aus Lochblech oder Streckmetall gefertigt sein können.
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Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das Fahrzeugteil ein Warmumformteil ist, welche vollständig oder nur in Teilbereichen gehärtet ist.
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Eine bevorzugte Weiterbildung wird zudem darin gesehen, dass die Metallblech-Platine mit dem Streckmetallbereich auf eine gewünschte Blechstärke planiert oder gewalzt ist.
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Die Streckmetall-Bereiche der Metallblech-Platine werden vorzugsweise planiert oder auch gewalzt, um damit einerseits die gewünschte Blechstärke exakt einzustellen und andererseits Vorsprünge oder Rücksprünge gegenüber dem übrigen Platinenmaterial zu vermeiden.
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Unter Umständen kann auch vorgesehen sein, dass die Metallblech-Platine über ihre Breite und/oder Länge unterschiedliche Dicke aufweist.
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Auch hierdurch ist bestimmungsgemäß, je nach Einsatz des Fahrzeugteiles, eine Gewichtsreduzierung möglich, indem gewisse Bereiche der Metallblech-Platine geringe Dicke aufweisen und andere Bereiche, die höher belastbar sein müssen, eine größere Dicke aufweisen. Die Bereiche mit unterschiedlicher Dicke können in den ungelochten Bereichen der Metallblech-Platine vorgesehen sein, aber auch in den gelochten oder als Streckmetall ausgebildeten Bereichen der Metallblech-Platine.
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Bevorzugt ist zudem vorgesehen, dass das Kunststoffteil sich mindestens mit einem Teilbereich über mindestens einen Teil der Metallblech-Platine erstreckt, der aus Lochblech oder Streckmetall besteht, wobei das Material des Kunststoffteiles in die Maschen des Streckmetalls oder die Löcher des Lochblechs eingreift oder diese durchgreift.
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Durch eine solche Ausgestaltung wird eine gute Verankerung des Kunststoffteiles mit der Metallblech-Platine erreicht.
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Eine unter Umständen bevorzugte Weiterbildung wird darin gesehen, dass die Metallblech-Platine aus einem Stahlmaterial besteht, welches vor der Härtung eine Zugfestigkeit von etwa 300 bis 400 MPa und nach der Umformung und Härtung eine um mindestens 50 höhere Zugfestigkeit aufweist.
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Das Ausgangsmaterial kann relativ kostengünstig zur Verfügung gestellt werden, indem normal gängige Blechwerkstoffe, wie beispielsweise ein Stahl der Güte DC02 mit 0,035% Kohlenstoff und einer Zugfestigkeit von 305 M/Pa zur Verfügung gestellt wird.
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Auch bei einem solchen Material lässt sich durch eine entsprechende Wärmebehandlung die Zugfestigkeit erheblich erhöhen, beispielsweise auf 560 M/Pa.
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Für besondere Einsatzzwecke ist es besonders vorteilhaft, wenn die Metallblech-Platine aus hochfestem oder höchstfesten Stahlmaterial besteht, das nach der Härtung eine Zugfestigkeit von bis zu 1800 MPa oder mehr aufweist.
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Solche Stahlqualitäten stehen ohne weiteres zur Verfügung. Als Beispiel sei hier nur die Stahlqualität 22 MnB5 genannt.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung wird darin gesehen, dass die Metallblech-Platine in Bereichen, die bei bestimmungsgemäßer Verwendung hochbelastet sind oder die Flansche zum Fügeverbinden mit anderen Karosserieteilen bilden, ungelocht oder ungeschlitzt ist, und dass sie in geringer belasteten Bereichen eine Lochblechstruktur und/oder Streckmetallstruktur aufweist.
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Zudem kann vorteilerhafterweise vorgesehen sein, dass die Anzahl und/oder der Durchmesser der Lochungen des Lochbleches auf die Belastung, denen das Fahrzeugteil bei bestimmungsgemäßer Benutzung ausgesetzt ist, abgestimmt ist, und/oder dass die Maschenweite, Maschenform und/oder Maschenlänge der Maschen des Streckmetalls auf eben diese Belastung abgestimmt ist.
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Die Erfindung stellt Fahrzeugteile, insbesondere metallische Strukturbauteile zur Verfügung, die ein hohes Leichtbaupotential haben und eine deutliche Gewichtseinsparung gegenüber herkömmlichen Produkten erreichen. Es werden damit wettbewerbsfähige Bauteile mit geringen Leichtbaukosten zur Verfügung gestellt, wobei eine hohe Materialausnutzung und eine hohe Gestaltungsfreiheit durch unterschiedliche Bereiche und individuelle Bauteileigenschaften gesichert sind, die allein durch Materialauswahl und/oder die Verteilung von Bereichen mit Streckmetallcharakter oder Lochblechcharakter erreicht werden.
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Obwohl vorzugsweise Fahrzeugteile aus Stahl erfindungsgemäß ausgestaltet werden können, ist auch die Ausgestaltung von Fahrzeugteilen aus anderen Materialien, beispielsweise Aluminiumblech möglich. Jeweils kann bedarfsabhängig oder dann, wenn eine ausreichende Festigkeit fehlt, eine Warmumformung und Härtung der Fahrzeugteile erfolgen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im Folgenden näher beschrieben. Es zeigt:
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1 eine Platinenkontur als Ausgangsmaterial für die Herstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugteiles;
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2 ein Fahrzeugteil in Form einer Sitzaufnahme, ausgestaltet nach der Erfindung.
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In 2 ist ein Fahrzeugteil 1 gezeigt, welches aus einer vollständig umgeformten Metallblech-Platine 2, wie sie in 1 gezeigt ist, besteht. Diese Metallblech-Platine 2 weist einen Teilbereich auf, der aus Streckmetall 3 besteht, während andere Teilbereiche 4 aus ungelochtem Blechmaterial bestehen. Je nach Einsatzzweck kann eine solche Metallblech-Platine 2 aus Stahlmaterial oder auch aus anderem Material bestehen. Bei Herstellung aus Stahlmaterial ist besonders vorteilhaft, dass die Platine 2 warm umgeformt und anschließend gehärtet werden kann, so dass Zonen mit unterschiedlicher Festigkeit erzeugt werden können. Diese Zonen unterschiedlicher Festigkeit können die Teilbereiche 4 oder auch die Bereiche aus Streckmetall 3 sein. Es können aber auch Teilbereiche des Streckmetalls 3 gehärtet sein und/oder Teilbereiche 4 der nicht gelochten Bestandteile der Platine 2. Eine individuelle Umformung und Härtung ist je nach Einsatzzweck des Fahrzeugteiles 1 auszugestalten. Beim fertigen Fahrzeugteil 1 bildet beispielsweise der Bereich aus Streckmetall 3 einen Bereich, der bei der bestimmungsgemäßen Benutzung keinen besonders hohen Belastungen unterworfen ist, während die daneben befindlichen Teilbereiche 4 aus dem ungelochten Material zur Befestigungszwecken genutzt werden können oder auch höhere Stabilität aufweisen können, sofern das bei der Anwendung erforderlich ist.
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Gemäß Ausführungsbeispiel nach 2 ist das Fahrzeugteil 1 eine Sitzaufnahme. Hierbei sind die Bereiche der umgeformten Metallblech-Platine, die bei bestimmungsgemäßer Verwendung hochbelastet sind oder die Flansche zur Fügeverbindung mit anderen Karosserieteilen bilden, ungelochte Teilbereiche 4, während die geringer belasteten Mittelbereiche eine Struktur aus Streckmetall 3 aufweisen.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann das Fahrzeugteil an beliebigen, vom Konstrukteur zu bestimmenden Bereichen gewichtserleichternd als Lochblech oder Streckmetall 3 ausgebildet sein, während andere Teilbereiche 4 aus ungelochten Blechbestandteilen oder auch aus anderen Bestandteilen bestehen können, wie dies in der vorhergehenden Beschreibung angegeben ist.
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Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel.
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Alle in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.
